JP6639793B2 - 端子付き電線およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は例えば自動車等に用いられる端子付き電線およびその製造方法に関するものである。

従来、自動車、ＯＡ機器、家電製品等の分野では、電力線や信号線として、電気導電性に優れた銅系材料からなる電線が使用されている。特に、自動車分野においては、車両の高性能化、高機能化が急速に進められており、車載される各種電気機器や制御機器が増加している。したがって、これに伴い、使用される端子付き電線も増加する傾向にある。

一方、環境問題が注目される中、自動車の軽量化が要求されている。したがって、ワイヤハーネスの使用量増加に伴う重量増加が問題となる。このため、従来使用されている銅線に代えて、軽量なアルミニウム電線が注目されている。

ここで、このような電線同士を接続する際や機器類等の接続部においては、接続用端子が用いられる。しかし、アルミニウム電線を用いた端子付き電線であっても、接続部の信頼性等のため、端子部には、電気特性に優れる銅が使用される場合がある。このような場合には、アルミニウム電線と銅製の端子とが接合されて使用される。

しかし、異種金属を接触させると、標準電極電位の違いから、いわゆる電食が発生する恐れがある。特に、アルミニウムと銅との標準電極電位差は大きいため、接触部への水の飛散や結露等の影響により、電気的に卑であるアルミニウム側の腐食が進行する。このため、接続部における電線と端子との接続状態が不安定となり、接触抵抗の増加や線径の減少による電気抵抗の増大、更には断線が生じて電装部品の誤動作、機能停止に至る恐れがある。

このような異種金属を接続したアルミ電線用端子としては、電線と端子との接続部を樹脂部材で被覆した物がある（特許文献１）。

特開２０１１−２３８５００号公報

樹脂部材としては、通常、光開始剤が添加された紫外線硬化樹脂が用いられる。このような樹脂部材を塗布した後、端子の上方から紫外線を照射することで、樹脂部材を硬化させることができる。この際、樹脂部材には、電線の陰になる部分が生じるため、十分に硬化させることができず、水の浸入経路となる恐れがある。このため、熱硬化剤などの他の添加剤を添加して、確実に樹脂部材を硬化させるなどの方法が採られている。

しかし、紫外線硬化だけでなく熱硬化を行う必要があるため、材料コストおよび加工費が増加するという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、紫外線硬化によって未硬化部が生じることを防止することが可能な端子付き電線等を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために第１の発明は、絶縁被覆と、前記絶縁被覆の先端から露出する導体とを具備する被覆電線と、前記導体を圧着する導体圧着部と、前記絶縁被覆を圧着する被覆圧着部とを具備する端子と、少なくとも、前記絶縁被覆から露出した前記導体を覆う紫外線硬化性の樹脂部材と、を具備し、前記導体圧着部と前記被覆圧着部との間において、前記端子の両側部が上方に折り曲げられており、前記絶縁被覆の端面と前記導体圧着部までの距離が０．１ｍｍ以上且つ０．３５ｍｍ以下であり、前記絶縁被覆の端面における前記導体と前記端子との距離が０．１ｍｍ以上且つ０．３５ｍｍ以下であり、前記導体と前記端子との間に形成された隙間には、前記樹脂部材が充填されており、前記樹脂部材は、厚さ０．２ｍｍにおける波長３６５ｎｍの分光透過率が６０％以上且つ９０％以下であり、前記導体の公称断面積が、０．７５ｓｑ以上２．５ｓｑ以下であることを特徴とする端子付き電線である。

前記絶縁被覆の端面が、前記導体圧着部と前記被覆圧着部との間に位置し、前記絶縁被覆の厚みが０．１ｍｍ以上であり、前記被覆電線の長手方向に対する、前記絶縁被覆の先端から前記導体圧着部までの長さが０．１ｍｍ以上であることが望ましい。

前記樹脂部材は、縦弾性係数が０．１ＭＰａ〜１０．０ＭＰａの範囲であることが望ましい。

第１の発明によれば、樹脂部材の、厚さ０．２ｍｍにおける波長３６５ｎｍの分光透過率が６０％以上であるため、紫外線を照射した際に、光が端子内面等で反射して、光が電線の陰にも十分に行き届く。このため、熱硬化を行うことなく、樹脂部材を硬化させることができる。

特に、導体の公称断面積が、２．５ｓｑ以下であれば、その効果が大きい。

また、絶縁被覆の厚みを０．１ｍｍ以上とし、被覆電線の長手方向に対する、絶縁被覆の先端から導体圧着部までの長さを０．１ｍｍ以上とすることで、より確実に光を電線の陰に回り込ませることができる。

また、樹脂部材の縦弾性係数が０．１ＭＰａ〜１０．０ＭＰａの範囲であれば、樹脂部材に十分な強度と熱衝撃環境での寿命を両立させることができる。

第２の発明は、絶縁被覆と、前記絶縁被覆の先端から露出する導体とを具備し、前記導体の公称断面積が、０．７５ｓｑ以上２．５ｓｑ以下の被覆電線と、前記導体を圧着する導体圧着部と、前記絶縁被覆を圧着する被覆圧着部とを具備する端子と、を用い、前記導体圧着部と前記被覆圧着部との間において、前記端子の両側部が上方に折り曲げられており、前記絶縁被覆の端面と前記導体圧着部までの距離が０．１ｍｍ以上且つ０．３５ｍｍ以下となり、前記絶縁被覆の端面における前記導体と前記端子との距離が０．１ｍｍ以上且つ０．３５ｍｍ以下となるように圧着を行い、少なくとも、前記絶縁被覆から露出した前記導体を覆うように、厚さ０．２ｍｍにおける波長３６５ｎｍの分光透過率が６０％以上且つ９０％以下である紫外線硬化性の樹脂部材を塗布して前記導体と前記端子との間に形成された隙間に充填させ、前記樹脂部材に紫外線を照射することで、熱硬化を行うことなく前記樹脂部材を硬化させることを特徴とする端子付き電線の製造方法である。

前記樹脂部材は、ＪＩＳ Ｚ ８８０３による粘度が０．１〜１０．０Ｐａ・ｓであることが望ましい。

第２の発明によれば、熱硬化を利用することなく、樹脂部材の未硬化部のない端子付き電線を製造することができる。

特に、樹脂部材のＪＩＳ Ｚ ８８０３による粘度が０．１〜１０．０Ｐａ・ｓであれば、樹脂部材が確実に電線の陰部にも充填することができるとともに、樹脂部材の流出も抑制することができる。

本発明によれば、紫外線硬化によって未硬化部が生じることを防止することが可能な端子付き電線等を提供することができる。

端子付き電線１を示す斜視図。 端子付き電線１を示す平面図。 （ａ）は図２のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は図２のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は図２のＤ−Ｄ線断面図。 （ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、（ａ）のＦ部拡大図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、端子付き電線１を示す斜視図であり、図２は平面図である。なお、図１、図２は、樹脂部材９を透視した図である。端子付き電線１は、端子３および被覆電線５等から構成される。端子３は、銅もしくは黄銅などが使用される。端子３には被覆電線５が接続される。被覆電線５は、銅線またはアルミニウム線である導体１７と、導体１７を被覆する絶縁被覆７からなる。

被覆電線５の先端は、絶縁被覆７が剥離され、内部の導体１７が露出する。被覆電線５の被覆部は、端子３の被覆圧着部１１によって圧着される。また、絶縁被覆７が剥離されて露出する導体１７は、導体圧着部１３により圧着される。導体圧着部１３において導体１７と端子３とが電気的に接続される。なお、絶縁被覆７の端面は、被覆圧着部１１と導体圧着部１３の間に位置する。

端子３の先端部には筒状の端子本体１５が設けられる。図は、雌型の端子を示す例であり、端子本体１５内部に雄端子が挿入されて電気的に接続される。

本発明では、少なくとも、絶縁被覆７から露出する導体１７が、樹脂部材９で覆われる。すなわち、導体１７は、樹脂部材９によって外部に露出しない。樹脂部材９は、光開始剤が添加された紫外線硬化樹脂である。なお、樹脂部材９の詳細については後述する。

図３（ａ）は、図２のＢ−Ｂ線断面図であり、図３（ｂ）は、図２のＣ−Ｃ線断面図であり、図３（ｃ）は、図２のＤ−Ｄ線断面図である。図３（ａ）に示すように、被覆圧着部１１においては、絶縁被覆７が圧着される。また、被覆圧着部１１の上部は樹脂部材９によって被覆される。また、図３（ｃ）に示すように、導体圧着部１３においては、導体１７が圧着される。また、導体圧着部１３の上部は樹脂部材９によって被覆される。このように、導体圧着部１３および被覆圧着部１１の全体が樹脂部材９によって被覆される。

一方、図３（ｂ）に示すように、被覆圧着部１１と導体圧着部１３の間であって、絶縁被覆７が剥離された範囲においては、導体１７の周囲に樹脂部材９が設けられる。すなわち、導体１７と端子３との隙間にも樹脂部材９が充填される。

ここで、前述した様に、樹脂部材９は紫外線硬化樹脂である。このため、樹脂部材９を塗布した後、通常上方から紫外線を照射することで、樹脂部材９が硬化する。このため、図３（ｂ）において、上方から紫外線を照射すると、導体１７の影が生じることとなる。すなわち、紫外線が、導体１７の下部の樹脂部材９へ十分に照射されない恐れがある。

一方、上方から照射された紫外線は、樹脂部材９を透過し、導体１７の表面や端子３の内面で反射する。このため、導体１７による影部分へも、紫外線が回り込み、樹脂部材９を硬化させることができる。このため、樹脂部材９は、紫外線が透過しやすい樹脂であれば、より深くまで紫外線を照射することができる。そこで、本発明では、樹脂部材９の厚さ０．２ｍｍにおける波長３６５ｎｍの分光透過率を６０％以上とする。

ここで、厚さ０．２ｍｍにおける分光透過率が６０％以上とは、樹脂部材９を構成する樹脂で０．２ｍｍ厚さのシートを形成し、シートの一方の側から入射した光（例えば光照射量３０００ｍＪ／ｃｍ）が、他方へ透過する透過率である。具体的には、紫外線を照射し、所定の距離で分光光度計によって光強度Ｉ_０を測定する。次に、光源と分光光度計の間に、当該シートを配置して、同様に光強度Ｉを測定する。この際、Ｉ／Ｉ_０が厚さ０．２ｍｍにおける分光透過率となる。

なお、透過率の対数とシート厚みとは比例関係にある。具体的には、シート厚みをｔとし、透過率をＴとすると、ｔ＝−Ｄｐ×ｌｏｇ_１０Ｔとなる。ここで、Ｄｐは、硬化深度であり、シート厚みの増加に伴う透過率の減少（対数）のグラフの傾きとして表せられる。したがって、０．２ｍｍ厚以外のシートを用いて評価を行う場合には、上記式によって、そのシートの厚みに応じた透過率の範囲を算出すればよい。

なお、透過率は、光開始剤の添加量によって調整することができる。ここで、透過率が高すぎると、樹脂部材９を視認することが困難となり、目視での品質確認が困難となるため、透過率は９０％以下であることが望ましい。

また、樹脂部材９の透過率を向上させたとしても、導体１７と端子３との隙間（図中Ｅ）が狭くなりすぎると、反射回数が増えるため、反射に伴う光の減衰によって、紫外線が導体１７の影部に十分に回り込みにくくなる。このため、導体１７と端子３との隙間を適切に設定することが望ましい。

図４（ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＦ部拡大図である。図４（ｂ）に示すように、導体１７と端子３との隙間は、絶縁被覆７の端面と導体圧着部１３までの距離（図中Ｇ）と、絶縁被覆７の端面における導体１７と端子３との距離（図中Ｈ）によって形成される。

ここで、本発明では、絶縁被覆７の端面と導体圧着部１３までの距離（図中Ｇ）が０．１ｍｍ以上であることが望ましい。また、絶縁被覆７の端面における導体１７と端子３との距離（図中Ｈ）が、０．１ｍｍ以上であることが望ましい。このようにすることで、光が隙間に回り込みやすく、導体１７の影部の樹脂部材９を硬化させることができる。なお、絶縁被覆７の端面における導体１７と端子３との距離（図中Ｈ）は、概ね、絶縁被覆７の厚みと言い換えることができる。

なお、上述の隙間が確保されても、樹脂部材９の影部の回り込み長さが長くなりすぎると、内部まで硬化させることが困難となる。このため、本発明では、導体の公称断面積が、２．５ｓｑ以下の端子付き電線に特に効果的である。

ここで、樹脂部材９を塗布した際に、樹脂部材９を導体１７と端子３との隙間に確実に充填するためには、硬化前の樹脂部材９のＪＩＳ Ｚ ８８０３による粘度が１０．０Ｐａ・ｓ以下であることが望ましい。粘度が１０．０Ｐａ・ｓを超えると、樹脂部材９が隙間に充填されず、空間が形成され、水分の浸入経路となる。また、粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満では、硬化前に樹脂部材９が流れ落ちる恐れがある。このため、樹脂部材９の硬化前の粘度は、０．１〜１０．０Ｐａ・ｓであることが望ましく、さらに望ましくは、１．０〜３．０Ｐａ・ｓである。

また、硬化後の樹脂部材９の縦弾性係数は、０．１ＭＰａ〜１０．０ＭＰａの範囲であることが望ましく、さらに望ましくは、０．５ＭＰａ〜２．０ＭＰａの範囲である。樹脂部材９の縦弾性係数が小さすぎると、傷がつきやすく、樹脂部材９の縦弾性係数が大きすぎると、大きな熱収縮応力を受けるため、熱衝撃環境における寿命が短くなる。

以上説明したように、本実施形態の端子付き電線１によれば、樹脂部材９によって、端子３と被覆電線５との接続部を覆うため、効率良く防食効果を得ることができる。また、透過率を所定の範囲に設定することで、熱硬化との併用が不要となり、内部に未硬化の樹脂部材９が残ることを防止することができる。

また、絶縁被覆７の厚みが０．１ｍｍ以上であり、被覆電線５の長手方向に対する、絶縁被覆７の端面から導体圧着部１３までの長さが０．１ｍｍ以上であるため、確実に光を導体１７の影に回り込ませて、樹脂部材９を硬化させることができる。

また、樹脂部材９の硬化前の粘度が、０．１〜１０．０Ｐａ・ｓであるため、樹脂部材９を確実に導体１７の影に充填することができるとともに、樹脂部材９の流れ落ちを防止することができる。

また、樹脂部材９の縦弾性係数が、０．１ＭＰａ〜１０．０ＭＰａの範囲であるため、樹脂部材９の耐傷性を高めることができるとともに、熱衝撃環境における寿命を長くすることができる。

樹脂部材９の種類を変えて、導体１７の影部（図３（ｂ）のＥの範囲）における樹脂部材９の硬化について評価した。結果を表１に示す。

透過率は、予め同一の素材で０．２ｍｍ厚のシートを作成し、このシートの透過率を測定した。透過率は、シートがない状態での３６５ｎｍにおける光強度に対する、シートを透過させた際の光強度の比によって算出した。なお、分光光度計としては、島津製作所株式会社製のＵＶ−２４５０を用いた。また、光の照射は、３６５ｎｍＬＥＤ（ＯＭＲＯＮ社製 ＺＵＶ−Ｈ２０Ｍ）を用いて、光照射量３０００ｍＪ／ｃｍとした。

影部における硬化は、断面観察によって判定した。具体的には、樹脂部材が硬化せずに流れ落ちているものを×とした。なお、被覆電線のサイズとしては、２．５ｓｑとした。また、隙間のサイズ（図４（ｂ）における、Ｇ×Ｈのサイズ）は、０．１ｍｍ×０．１ｍｍであった。

図に示すように、透過率が６０％以上では、影部も完全に硬化が確認された。一方、透過率の低いものには、未硬化樹脂が確認された。

次に、電線サイズを０．７５ｓｑ〜３．０ｓｑの範囲で代えて、同様の評価を行った。なお、樹脂の透過率は６０％とした。また、隙間のサイズ（図４（ｂ）における、Ｇ×Ｈのサイズ）は、０．１ｍｍ×０．１ｍｍであった。結果を表２に示す。

結果より、電線サイズが０．７５ｓｑ〜２．５ｓｑのものには、未硬化樹脂は確認されなかった。一方、３．０ｓｑでは、未硬化樹脂がみられた。

次に、隙間のサイズ（図４（ｂ）における、Ｇ×Ｈのサイズ）を代えて、同様の評価を行った。なお、樹脂の透過率は６０％とした。また、被覆電線のサイズとしては、２．５ｓｑとした。結果を表３に示す。

結果より、隙間サイズが０．１ｍｍ×０．１ｍｍ以上のものには、未硬化樹脂は確認されなかった。一方、０．０５ｍｍ×０．０５ｍｍでは、未硬化樹脂がみられた。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………端子付き電線
３………端子
５………被覆電線
７………絶縁被覆
９………樹脂部材
１１………被覆圧着部
１３………導体圧着部
１５………端子本体
１７………導体

Claims (5)

1. 絶縁被覆と、前記絶縁被覆の先端から露出する導体とを具備する被覆電線と、
   前記導体を圧着する導体圧着部と、前記絶縁被覆を圧着する被覆圧着部とを具備する端子と、
   少なくとも、前記絶縁被覆から露出した前記導体を覆う紫外線硬化性の樹脂部材と、
   を具備し、
   前記導体圧着部と前記被覆圧着部との間において、前記端子の両側部が上方に折り曲げられており、
   前記絶縁被覆の端面と前記導体圧着部までの距離が０．１ｍｍ以上且つ０．３５ｍｍ以下であり、
   前記絶縁被覆の端面における前記導体と前記端子との距離が０．１ｍｍ以上且つ０．３５ｍｍ以下であり、
   前記導体と前記端子との間に形成された隙間には、前記樹脂部材が充填されており、
   前記樹脂部材は、厚さ０．２ｍｍにおける波長３６５ｎｍの分光透過率が６０％以上且つ９０％以下であり、
   前記導体の公称断面積が、０．７５ｓｑ以上２．５ｓｑ以下であることを特徴とする端子付き電線。
2. 前記絶縁被覆の端面が、前記導体圧着部と前記被覆圧着部との間に位置し、
   前記絶縁被覆の厚みが０．１ｍｍ以上であり、
   前記被覆電線の長手方向に対する、前記絶縁被覆の先端から前記導体圧着部までの長さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の端子付き電線。
3. 前記樹脂部材は、縦弾性係数が０．１ＭＰａ〜１０．０ＭＰａの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の端子付き電線。
4. 絶縁被覆と、前記絶縁被覆の先端から露出する導体とを具備し、前記導体の公称断面積が、０．７５ｓｑ以上２．５ｓｑ以下の被覆電線と、
   前記導体を圧着する導体圧着部と、前記絶縁被覆を圧着する被覆圧着部とを具備する端子と、
   を用い、
   前記導体圧着部と前記被覆圧着部との間において、前記端子の両側部が上方に折り曲げられており、
   前記絶縁被覆の端面と前記導体圧着部までの距離が０．１ｍｍ以上且つ０．３５ｍｍ以下となり、
   前記絶縁被覆の端面における前記導体と前記端子との距離が０．１ｍｍ以上且つ０．３５ｍｍ以下となるように圧着を行い、
   少なくとも、前記絶縁被覆から露出した前記導体を覆うように、厚さ０．２ｍｍにおける波長３６５ｎｍの分光透過率が６０％以上且つ９０％以下である紫外線硬化性の樹脂部材を塗布して前記導体と前記端子との間に形成された隙間に充填させ、
   前記樹脂部材に紫外線を照射することで、熱硬化を行うことなく前記樹脂部材を硬化させることを特徴とする端子付き電線の製造方法。
5. 前記樹脂部材は、ＪＩＳ Ｚ ８８０３による粘度が０．１〜１０．０Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項４記載の端子付き電線の製造方法。

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